城市轨道交通预应力混凝土连续刚构桥设计关键技术的研究

一.研究背景

某地区有一段长达45公里的快速轻轨道,是该地区城市交通的重要组成部分。这条道路其中的高架桥梁长大约为40公里,是我国当时最长的一条轻轨桥梁工程,并且很多都是使用的现浇混凝土连续梁,有少部分的节点桥是特殊设计的。

因为这段桥是属于该地区最重要的交通枢纽,是城市内部最重要的交通要道,因此对桥梁景观的设计和工程都提出了非常高的要求。必须做到既要环保还应该美观,并且工程安全的几项要求。因此,需要对预应力混凝土连续刚构桥的关键技术进行研究,以此实现在安全的基础上保证桥梁结构的美观和环保的目的。

二.预应力混凝土连续刚构桥概述

一般情况下,桥梁的结构在力学上可以分为三种不同的体系,分别是:梁式、拱式和悬吊式。除此之外,桥梁的结构还可以是它们三者之间的各种组合形式。由此可知现代的桥梁结构,从桥梁的受力特点和材料以及实用性等几个方面,将桥梁划分为梁式桥、拱式桥和刚架桥等等集中组合体系的桥梁。其中,刚架桥的组合体系时由承重中的梁或者板将墙体结合在一起。而连续刚构桥是由梁连续和墩梁固定结合在一起的。采用预应力混凝土连续刚构桥和连续桥梁之间最明显的差别就是柔性桥墩的用途,使之结构在竖向承载的作用下,基本上是一种墩台无推力的结构,然而上部分结构却有连续梁施工的特点。所以它是一种非常坚固的桥梁结构模式,可以很好的满足各方面的需求,在国内被广泛的应用和探讨。但是,在一般情况下,如果桥墩比较矮的时候,这样的桥型就会受到很多的限制。我国目前的预应力混凝土连续刚构桥一般都是采用的悬臂浇筑法施工。

三. 城市轨道交通预应力混凝土连续刚构桥设计关键技术的研究

1.墩梁之间合理刚度匹配分析

主桥上部结构采用预应力砼变截面连续箱梁,中墩墩梁固结,为双向预应力结构,纵向按全预应力体系控制。为了选择梁和墩之间的刚配比更加的合理,对薄壁墩厚度进行了分析和计算,具体分析的内容如下:

(1)双壁墩的壁厚为0.8米,双壁墩之间的净距离为2厘米。

(2)单壁墩和双壁墩相结合,边主墩壁成为双壁墩,其壁的厚度为80cm,双壁墩之间的净距离为30cm,中间主要的壁墩为单壁墩,其壁厚为1.6米。

(3) 单壁墩的壁厚为1.6、1.4、1.2米。

在相同壁厚的情况之下,墩横向狂赌的变化对墩的纵向刚度影响比较小,上述研究中的两种墩宽3米和3.4米做了比较,其中采用墩宽3.4米和箱梁底是一样的宽度,并且构造比较简单,横向的刚度较大,整体效果比墩宽3米的要好很多。

根据研究表明,对于墩梁固结点处应力比较集中的情况,在设计的时候,在沿桥轴线方向的墩壁和箱梁底平面之间采用半径20厘米的圆弧抹脚进行过度,这样不仅对整体的柔度没有很大的影响,而且还减轻了局部太大而产生的压力。墩梁和墩台固定结的周围,墩壁混凝土的面层设置之间距离应该为50*50毫米的钢丝网片,主要的墩其墩身采用举兵网状纤维混凝土,并且在墩和承载台之间的结合位置添加SRA型的混凝土防腐剂等等。以避免出现局部裂纹的情况,根据实践证明,这些措施可以有效的起到控制裂纹和防腐的作用。

2.体系转换产生的内力重分布分析

为了使合拢阶段的施工操作起来更加方便,合拢锁定的温度应该有一定的变化范围,而且,在合拢锁定温度变化较大的时候,有利于施工,但同时也增加了结构设计的难度。一般情况下,在结构设计允许的时候,应该提供比较大的合拢锁定温度的变化范围,以利于施工的开展。

收缩对结构会产生很不好的影响,但是可以在T构合拢体系转换的时候用两种措施就可以适当的调整。第一项措施便是,在悬臂端增加顶力。第二项措施便是降低中跨合拢阶段的温度。该桥的合拢温度范围大概是6摄氏度至10摄氏度之间。由此可以知道,年温度的变化温度降低的荷载是-15摄氏度。温度升高的荷载为20摄氏度。温度降低的荷载大于温江升高荷载5摄氏度。对结构的受力具有积极影响。

3.成桥后的长期变形预测

因为桥上都是使用的无缝线路整体道床,所以在承载台施工结束以后,扣件对轨道升降调节量只有20毫米,所以后期会因为各种不同的因素导致非弹性变形的总量不可以超过209毫米,设计承载台的浇注在梁部合拢施加预应力为五个月之后再进行。为了更加清楚的掌握混凝土徐边的规律,可以按照之前试验的分析进行简单的曲线拟合,得到的系数对桥梁徐变进行计算即可。而在运营阶段活载最大竖向挠度按照规定中的一些参数和计算公式,对桥梁设计软件进行计算。

浇注承载台至终极值时的收缩徐变变形为:边控4.3毫米,中孔为-3毫米,都小于20毫米。在运营阶段,活载的最大竖向挠边为0.6厘米,中跨度为0.78厘米,挠跨比小于跨度的八百分之一,桥梁有非常大的结构刚度。

4.锚下锯齿块应力分析

根据预应力的作用,在锯齿块和梁的顶底板上产生的不同力的分析如下:

腹板束:W0-T13采用φs15.2-17钢绞线;

顶板束:T0-T10采用φs15.2-17钢绞线,T11-T13采用φs15.2-12钢绞线,CT1-CT2采用φs15.2-12钢绞线;

底板束:B1-B5均采用φs15.2-15钢绞线;

四. 结语

本文研究了采用(60+60)mT型刚构桥,主要以理论分析为根本,采用专业手段研究和分析了预应力混凝土连续刚构桥的总体、局部计算。伴随城市轨道交通工程的迅速发展,将来还会出现更多复杂的预应力混凝土连续刚构桥,还需要进一步的研究和探讨。

摘要：城市轨道交通预应力混凝土连续刚构桥设计关键技术的研究根据某地区(60+60)mT为研究背景,针对该地区的施工环境和一些困难,研究了采用(60+60)mT型刚构桥,上部构造由两跨一联单幅预应力混凝土变截面T型刚构组成。本文研究主要以理论分析为根本,采用专业手段研究和分析了预应力混凝土连续刚构桥的总体、局部计算。

关键词：连续刚构,整体计算,设计,技术

参考文献

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